Русский
English
Цели: модифицировать порошки кремнезема, синтезированного золь-гель методом, и коммерческого диоксида титана частицами серебра путём термического разложения нитрата серебра в оксидных матрицах. Провести сравнительное исследование морфологии и распределения серебра на различных носителях с точки зрения их возможного применения в фотокатализе и в качестве функциональных абразивных наполнителей зубных паст. Определить наноструктуру и удельную поверхность кремнезёма и оценить влияние пористой структуры носителя на дисперсность серебряной фазы.
Методы. Для получения кремнезема использован золь‑гель синтез на основе тетраэтоксисилана. Модификация диоксида титана и кремнезема серебром проводилась пропиткой раствором нитрата серебра с последующим термическим разложением соли при 700 °C. Морфология и распределение серебра исследованы методами сканирующей электронной микроскопии и энергодисперсионного элементного анализа с картированием. Наноструктура и пористость кремнезема охарактеризованы методом титрования по Сирсу и адсорбцией метиленового синего с расчётом констант уравнения Ленгмюра и удельной поверхности.
Результаты. Показано, что коммерческий диоксид титана представляет собой грубодисперсные частицы (средний диаметр 35 мкм), тогда как синтезированный золь‑гель кремнезём имеет форму микросфер со средним диаметром около 1,4 мкм и состоит из первичных наночастиц размером ~3,7 нм. По данным адсорбции метиленового синего удельная поверхность кремнезема составляет около 10 м²/г, что соответствует мезопористой структуре. Установлено, что при модификации диоксида титана серебром на его поверхности формируются субмикронные и микронные частицы серебра (до ~2 мкм), тогда как на мезопористом кремнезёме образуется более высокодисперсная серебряная фаза, не разрешаемая по размеру в режиме СЭМ, но равномерно распределённая по поверхности по данным EDS‑картирования.
Выводы. Морфология серебряной фазы существенно зависит от типа и структуры оксидного носителя. Мезопористый наноструктурированный кремнезём способствует формированию более высокодисперсных (наноразмерных) и равномерно распределённых частиц серебра по сравнению с коммерческим диоксидом титана, на поверхности которого преобладают субмикронные и микронные серебряные включения. Полученные данные могут быть использованы при оптимизации фотокаталитических и антибактериальных свойств серебросодержащих композитов, а также при подборе состава абразивных наполнителей на основе SiO₂@Ag и TiO₂@Ag для зубных паст и других средств гигиены полости рта.
Методы. Для получения кремнезема использован золь‑гель синтез на основе тетраэтоксисилана. Модификация диоксида титана и кремнезема серебром проводилась пропиткой раствором нитрата серебра с последующим термическим разложением соли при 700 °C. Морфология и распределение серебра исследованы методами сканирующей электронной микроскопии и энергодисперсионного элементного анализа с картированием. Наноструктура и пористость кремнезема охарактеризованы методом титрования по Сирсу и адсорбцией метиленового синего с расчётом констант уравнения Ленгмюра и удельной поверхности.
Результаты. Показано, что коммерческий диоксид титана представляет собой грубодисперсные частицы (средний диаметр 35 мкм), тогда как синтезированный золь‑гель кремнезём имеет форму микросфер со средним диаметром около 1,4 мкм и состоит из первичных наночастиц размером ~3,7 нм. По данным адсорбции метиленового синего удельная поверхность кремнезема составляет около 10 м²/г, что соответствует мезопористой структуре. Установлено, что при модификации диоксида титана серебром на его поверхности формируются субмикронные и микронные частицы серебра (до ~2 мкм), тогда как на мезопористом кремнезёме образуется более высокодисперсная серебряная фаза, не разрешаемая по размеру в режиме СЭМ, но равномерно распределённая по поверхности по данным EDS‑картирования.
Выводы. Морфология серебряной фазы существенно зависит от типа и структуры оксидного носителя. Мезопористый наноструктурированный кремнезём способствует формированию более высокодисперсных (наноразмерных) и равномерно распределённых частиц серебра по сравнению с коммерческим диоксидом титана, на поверхности которого преобладают субмикронные и микронные серебряные включения. Полученные данные могут быть использованы при оптимизации фотокаталитических и антибактериальных свойств серебросодержащих композитов, а также при подборе состава абразивных наполнителей на основе SiO₂@Ag и TiO₂@Ag для зубных паст и других средств гигиены полости рта.
1. Ameta R., Solanki M.S., Benjamin S., Ameta S.C. Photocatalysis. Advanced Oxidation Processes for Wastewater Treatment. Academic Press, 2018. 428 p.
2. Belessiotis G., Kontos A.G. Plasmonic silver (Ag)-based photocatalysts for H₂ production and CO₂ conversion: Review, analysis and perspectives // Renewable Energy. 2022. Vol. 195. P. 497 – 515. https://doi.org/10.1016/j.renene.2022.06.044
3. Крутяков Ю.А., Кудринский A.A., Оленин А.Ю., Лисичкин Г.В.Синтез и свойства наночастиц серебра: достижения и песпективы // Успехи химии. 2008. Т. 77. С. 242 – 269.
4. Wang Y., Pan F., Dong W., Xu L., Wu K., Xu G., Chen W. Recyclable silver-decorated magnetic titania nanocomposite with enhanced visible-light photocatalytic activity // Applied Catalysis B: Environmental. 2016. Vol. 189. P. 192 – 198. https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2016.02.057
5. Li Z., Meng X. Recent development on palladium enhanced photocatalytic activity: A review // J. Alloys Compd. 2020. Vol. 830. Article ID 154669. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2020.154669
6. Chen X., Zheng Z., Ke X., Jaatinen E., Xie T., Wang D., Guo Ch., Zhao J., Zhu H. Supported silver nanoparticles as photocatalysts under ultraviolet and visible light irradiation // Green Chem. 2010. Vol. 12 (3). P. 414 – 419. https://doi.org/10.1039/B921696K
7. Yeschenko O.A., Dmitruk I.M., Alexeenko A.A., Kotko A.V., Verdal J., Pinchuk O. Size and temperature effects on the surface plasmon resonance in silver nanoparticles // Plasmonics. 2012. Vol. 7. P. 685 – 694. https://doi.org/10.1007/S11468-012-9359-Z
8. Bruna T., Maldonado-Bravo F., Jara P., Caro N. Silver Nanoparticles and Their Antibacterial Applications // Int. J. Mol. Sci. 2021. Vol. 22 (13). Article ID 7202. https://doi.org/10.3390/ijms22137202
9. Егорова Е.М., Кубатиев А.А., Швец В.И. Биологические эффекты наночастиц металлов. М.: Наука, 2014. 350 с.
10. Yin I.X., Zhang J., Zhao I.S., Mei M.L., Li Q., Chu CH.-H. The Antibacterial Mechanism of Silver Nanoparticles and Its Application in Dentistry // Int. J. Nanomedicine. 2020. Vol. 17. P. 2555 – 2562. https://doi.org/10.2147/IJN.S246764
11. Ahmed O.A.K., Sibuyi N.R.S., Oluwaseun F.A., Maboza E. Prospects of Using Gum Arabic Silver Nanoparticles in Toothpaste to Prevent Dental Caries // Pharmaceutics. 2023. Vol. 15 (3). P. 871. https://doi.org/10.3390/pharmaceutics15030871
12. Abedi M., Ghasemi Y., Nemati M.M. Nanotechnology in toothpaste: Fundamentals, trends, and safety // Heliyon. 2024. Vol. 10. Article ID e24949. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2024.e24949
13. Mallineni S.K., Sakhamuri S., Kotha S.L., AlAsmari A.R.G.M., AlJefri G.H., Almotawah F.N., Mallineni S., Sajja R. Silver nanoparticles in dental applications: A descriptive review // Bioengineering. 2023. Vol. 10. P. 327 – 243. https://doi.org/10.3390/bioengineering10030327
14. Divyashri S., Hannah R., Vishnu Priya V. Nanotechnology in toothpaste – a review // Cuest. Fisioter. 2025. Vol. 54 (3). P. 2552 – 2563.
15. Борисенко Е.А., Бутова С.Н. Преимущества использования коллоидного серебра в зубной пасте // ХИПС. 2018. № 4. С. 109 – 117.
16. Fazli F., Babaei A., Moazeni M., Fazli H., Nahvi A., Ebrahimnejad P., Nokhodchi A. Biofabrication of silver nanoparticles with Feijoa sellowiana tailored by Box-Behnken design: An eco-friendly approach to enhance antifungal properties in children’s toothpaste // Journal of Drug Delivery Science and Technology. 2024. Vol. 92. Article ID 105361. https://doi.org/10.1016/j.jddst.2024.105361
17. Блинова А.В. Нанотехнологии: поиски новых решений для профилактической стоматологии // Вестник Авиценны. 2021. Т. 23 (1). С. 78 – 84. https://doi.org/10.25005/2074-0581-2021-23-1-78-84
18. Ерасов В.С., Галимова А.З., Соловьева Т.С., Плетнев М.Ю. Структура и свойства коллоидального кремнезема, используемого в зубных пастах // Журнал прикладной химии. 2013. Т. 86 (5). С. 680 – 685.
19. Sampaio F.C., Oliveira A.F.B.d., Fernandes N.L.S., Gentile A.C.C., Marinho G.B., Bönecker M.J.S., Paschoаl M.A.B., D’Alpino P.H.P., Vilhena F.V. Silicon-, silica-, and silicate-toothpastes for remineralization and repair of teeth: a scoping review // Oral. 2024. Vol. 4. P. 467 – 486. https://doi.org/10.3390/oral4040038
20. Ерасов В.С. Золь-гель технология: практикум. М.: МИРЭА – Российский технологический университет, 2023. 61 с.
21. Шабанова Н.А., Саркисов П.Д. Золь-гель технологии. Нанодисперсный кремнезем. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2012. 328 с.
22. Мошников В.А., Таиров Ю.М., Хамова Т.В., Шилова О.А. Золь-гель технология микро- и нанокомпозитов: учебное пособие. СПб.: Лань, 2013. 304 с.
23. Седанова А.В., Корниенко Н.В., Делягина М.С., Пьянова Л.Г., Дроздов В.А., Лавренов А.В. Совместная адсорбция красителей метиленового синего и метанилового желтого на углеродных сорбентах // Сорбционные и ионообменные процессы. 2024. Т. 97. С. 70 – 76. https://doi.org/10.31857/S0044461824010092
2. Belessiotis G., Kontos A.G. Plasmonic silver (Ag)-based photocatalysts for H₂ production and CO₂ conversion: Review, analysis and perspectives // Renewable Energy. 2022. Vol. 195. P. 497 – 515. https://doi.org/10.1016/j.renene.2022.06.044
3. Крутяков Ю.А., Кудринский A.A., Оленин А.Ю., Лисичкин Г.В.Синтез и свойства наночастиц серебра: достижения и песпективы // Успехи химии. 2008. Т. 77. С. 242 – 269.
4. Wang Y., Pan F., Dong W., Xu L., Wu K., Xu G., Chen W. Recyclable silver-decorated magnetic titania nanocomposite with enhanced visible-light photocatalytic activity // Applied Catalysis B: Environmental. 2016. Vol. 189. P. 192 – 198. https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2016.02.057
5. Li Z., Meng X. Recent development on palladium enhanced photocatalytic activity: A review // J. Alloys Compd. 2020. Vol. 830. Article ID 154669. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2020.154669
6. Chen X., Zheng Z., Ke X., Jaatinen E., Xie T., Wang D., Guo Ch., Zhao J., Zhu H. Supported silver nanoparticles as photocatalysts under ultraviolet and visible light irradiation // Green Chem. 2010. Vol. 12 (3). P. 414 – 419. https://doi.org/10.1039/B921696K
7. Yeschenko O.A., Dmitruk I.M., Alexeenko A.A., Kotko A.V., Verdal J., Pinchuk O. Size and temperature effects on the surface plasmon resonance in silver nanoparticles // Plasmonics. 2012. Vol. 7. P. 685 – 694. https://doi.org/10.1007/S11468-012-9359-Z
8. Bruna T., Maldonado-Bravo F., Jara P., Caro N. Silver Nanoparticles and Their Antibacterial Applications // Int. J. Mol. Sci. 2021. Vol. 22 (13). Article ID 7202. https://doi.org/10.3390/ijms22137202
9. Егорова Е.М., Кубатиев А.А., Швец В.И. Биологические эффекты наночастиц металлов. М.: Наука, 2014. 350 с.
10. Yin I.X., Zhang J., Zhao I.S., Mei M.L., Li Q., Chu CH.-H. The Antibacterial Mechanism of Silver Nanoparticles and Its Application in Dentistry // Int. J. Nanomedicine. 2020. Vol. 17. P. 2555 – 2562. https://doi.org/10.2147/IJN.S246764
11. Ahmed O.A.K., Sibuyi N.R.S., Oluwaseun F.A., Maboza E. Prospects of Using Gum Arabic Silver Nanoparticles in Toothpaste to Prevent Dental Caries // Pharmaceutics. 2023. Vol. 15 (3). P. 871. https://doi.org/10.3390/pharmaceutics15030871
12. Abedi M., Ghasemi Y., Nemati M.M. Nanotechnology in toothpaste: Fundamentals, trends, and safety // Heliyon. 2024. Vol. 10. Article ID e24949. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2024.e24949
13. Mallineni S.K., Sakhamuri S., Kotha S.L., AlAsmari A.R.G.M., AlJefri G.H., Almotawah F.N., Mallineni S., Sajja R. Silver nanoparticles in dental applications: A descriptive review // Bioengineering. 2023. Vol. 10. P. 327 – 243. https://doi.org/10.3390/bioengineering10030327
14. Divyashri S., Hannah R., Vishnu Priya V. Nanotechnology in toothpaste – a review // Cuest. Fisioter. 2025. Vol. 54 (3). P. 2552 – 2563.
15. Борисенко Е.А., Бутова С.Н. Преимущества использования коллоидного серебра в зубной пасте // ХИПС. 2018. № 4. С. 109 – 117.
16. Fazli F., Babaei A., Moazeni M., Fazli H., Nahvi A., Ebrahimnejad P., Nokhodchi A. Biofabrication of silver nanoparticles with Feijoa sellowiana tailored by Box-Behnken design: An eco-friendly approach to enhance antifungal properties in children’s toothpaste // Journal of Drug Delivery Science and Technology. 2024. Vol. 92. Article ID 105361. https://doi.org/10.1016/j.jddst.2024.105361
17. Блинова А.В. Нанотехнологии: поиски новых решений для профилактической стоматологии // Вестник Авиценны. 2021. Т. 23 (1). С. 78 – 84. https://doi.org/10.25005/2074-0581-2021-23-1-78-84
18. Ерасов В.С., Галимова А.З., Соловьева Т.С., Плетнев М.Ю. Структура и свойства коллоидального кремнезема, используемого в зубных пастах // Журнал прикладной химии. 2013. Т. 86 (5). С. 680 – 685.
19. Sampaio F.C., Oliveira A.F.B.d., Fernandes N.L.S., Gentile A.C.C., Marinho G.B., Bönecker M.J.S., Paschoаl M.A.B., D’Alpino P.H.P., Vilhena F.V. Silicon-, silica-, and silicate-toothpastes for remineralization and repair of teeth: a scoping review // Oral. 2024. Vol. 4. P. 467 – 486. https://doi.org/10.3390/oral4040038
20. Ерасов В.С. Золь-гель технология: практикум. М.: МИРЭА – Российский технологический университет, 2023. 61 с.
21. Шабанова Н.А., Саркисов П.Д. Золь-гель технологии. Нанодисперсный кремнезем. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2012. 328 с.
22. Мошников В.А., Таиров Ю.М., Хамова Т.В., Шилова О.А. Золь-гель технология микро- и нанокомпозитов: учебное пособие. СПб.: Лань, 2013. 304 с.
23. Седанова А.В., Корниенко Н.В., Делягина М.С., Пьянова Л.Г., Дроздов В.А., Лавренов А.В. Совместная адсорбция красителей метиленового синего и метанилового желтого на углеродных сорбентах // Сорбционные и ионообменные процессы. 2024. Т. 97. С. 70 – 76. https://doi.org/10.31857/S0044461824010092
Яковлев Д.Д., Ерасов В.С. Поверхностная модификация порошков кремнезема и диоксида титана нано- и микрочастицами серебра термическим методом // Chemical Bulletin. 2026. Том 9. № 2. 2. https://doi.org/10.58224/2619-0575-2026-9-2-2